Astronomové znovu otevírají jednu z největších záhad kosmu: Chová se temná hmota všude stejně, nebo reaguje na prostředí kolem sebe?

Vesmír drží pohromadě něco neviditelného. Říkáme tomu temná hmota a dlouho jsme vycházeli z jednoduchého předpokladu, že dělá jen jedinou věc – gravitačně přitahuje. Nezáří, její částice se nesrážejí a ani nevstupují do chemických reakcí. V poslední době se ale objevují studie, podle nichž tato představa netečné temné hmoty povážlivě skřípe.

Patří k nim i výzkum Gordana Krnjaice z Chicagské univerzity a jeho kolegů, nedávno zveřejněný na preprintovém serveru arXiv. Zabývá se stále záhadným přebytkem gama záření, který před časem detekovala americká vesmírná gama observatoř Fermi Gamma-Ray Space Telescope v oblasti galaktického centra Mléčné dráhy.

Dva stavy částic temné hmoty

Tento jev, v angličtině označovaný jako Galactic Center Gamma-Ray Excess, zkráceně GCE, by mohl být projevem temné hmoty. Existuje hypotéza, podle které v hustém centrálním halu temné hmoty Mléčné dráhy na sebe narážejí částice temné hmoty a vzájemně se anihilují, přičemž uvolňují energii právě ve formě gama záření.

Problém je, že pokud se temná hmota anihiluje v centru galaxie, měla by na základě jednoduché úvahy anihilovat také v určitých satelitních galaxiích Mléčné dráhy, které jsou podle vědců na temnou hmotu mimořádně bohaté. Astronomové proto takové trpasličí galaxie velmi pečlivě prohledali, ale žádný obdobný gama signál nenašli. Buď nadbytek gama záření GCE nesouvisí s temnou hmotou, nebo se temná hmota chová různě podle prostředí, v němž se nachází.

Krnjaic s kolegovy navrhují druhou možnost. Podle temná hmota existuje ve dvou stavech, v základním a excitovaném stavu. Gama záření vzniká pouze tehdy, když se srazí částice v základním a v excitovaném stavu a anihilují se.

V dramatickém prostředí centra Mléčné dráhy by se podle této představy měly částice temné hmoty snadno excitovat. V centru malé trpasličí galaxie je ale mnohem klidněji a chladněji a k excitaci temné hmoty v takovém prostředí téměř nedochází. To by vysvětlovalo, proč v trpasličích galaxiích nadbytek gama záření nepozorujeme.